RU2703585C2 - Способ и устройство для генерации энергии волн, содержащее ударный поршень - Google Patents

Способ и устройство для генерации энергии волн, содержащее ударный поршень Download PDF

Info

Publication number
RU2703585C2
RU2703585C2 RU2017116074A RU2017116074A RU2703585C2 RU 2703585 C2 RU2703585 C2 RU 2703585C2 RU 2017116074 A RU2017116074 A RU 2017116074A RU 2017116074 A RU2017116074 A RU 2017116074A RU 2703585 C2 RU2703585 C2 RU 2703585C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gear
generator
wave energy
floating body
shaft
Prior art date
Application number
RU2017116074A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017116074A3 (ru
RU2017116074A (ru
Inventor
Чэндао ПИАО
Такэйоши КИМРА
Йотаку РА
Тароу КИМУРА
Original Assignee
Чанчунь Юниверсити оф Сайенс энд Технолоджи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Чанчунь Юниверсити оф Сайенс энд Технолоджи filed Critical Чанчунь Юниверсити оф Сайенс энд Технолоджи
Publication of RU2017116074A3 publication Critical patent/RU2017116074A3/ru
Publication of RU2017116074A publication Critical patent/RU2017116074A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2703585C2 publication Critical patent/RU2703585C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/20—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" wherein both members, i.e. wom and rem are movable relative to the sea bed or shore
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/12—Freewheels or freewheel clutches with hinged pawl co-operating with teeth, cogs, or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H31/00—Other gearings with freewheeling members or other intermittently driving members
    • F16H31/001—Mechanisms with freewheeling members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00—Application
    • F05B2220/70—Application in combination with
    • F05B2220/706—Application in combination with an electrical generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/93—Mounting on supporting structures or systems on a structure floating on a liquid surface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/40—Movement of component
    • F05B2250/44—Movement of component one element moving inside another one, e.g. wave-operated member (wom) moving inside another member (rem)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/70—Shape
    • F05B2250/72—Shape symmetric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
    • F05B2260/402—Transmission of power through friction drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
    • F05B2260/403—Transmission of power through the shape of the drive components
    • F05B2260/4031—Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
    • F05B2260/403—Transmission of power through the shape of the drive components
    • F05B2260/4031—Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing
    • F05B2260/40311—Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing of the epicyclic, planetary or differential type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/42—Storage of energy
    • F05B2260/421—Storage of energy in the form of rotational kinetic energy, e.g. in flywheels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/50—Kinematic linkage, i.e. transmission of position
    • F05B2260/505—Kinematic linkage, i.e. transmission of position using chains and sprockets; using toothed belts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30—Wind power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/728—Onshore wind turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к способу и устройству ударного типа для генерации энергии волн. Устройство для генерации энергии волн содержит плавучий корпус, передаточный механизм, вращающийся вал и генератор. Кроме того, устройство содержит трос, соединяющий плавучий корпус с анкерной опорой, вращающийся вал, установленный посередине плавучего корпуса, подвижный шток, соединенный с вращающимся валом и вращающийся вокруг него, ударный поршень, закрепленный на нижнем конце подвижного штока и ускорительную передачу передаточного механизма для преобразования двунаправленного вращения в однонаправленное вращение. Группа изобретений направлена на создание простых и эффективных устройства и способа генерации энергии волн. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Область техники
Изобретение относится к способу и устройству генерации энергии волн, содержащему ударный поршень.
Уровень техники
Постоянные волны бескрайнего океана скрывают огромное количество энергии. Один кубический метр поднимающейся и опускающейся морской волны на поверхности моря может производить мощность в 5 кВт при условии, что средняя высота волны составляет 1,5 метра, а период волны составляет 6 секунд. Мощность волны в 5 кВт может быть преобразована в электричество, в сутки из мощности, производимой одним кубическим метром волны могут быть получены 120 кВт/ч электроэнергии. При условии, что одна семья потребляет в день 6 кВт/ч электроэнергии, могут быть удовлетворены потребности в электричестве 20 семей. Таким образом, морские волны содержат в себе огромное количество доступных возобновляемых ресурсов, ценность которых постоянно вдохновляет людей на изучение всех методов и устройств генерации энергии волн.
К настоящему времени имеются тысячи опубликованных патентов и документов о методах и устройствах генерации энергии волн, а несколько десятков устройств генерации энергии волн внедрены в эксплуатацию. Организация Объединенных Наций включила океанографические источники энергии в список первоочередных задач по освоению морских возобновляемых ресурсов. Тем не менее, не существует удовлетворительных способов и устройств генерации энергии волн, которые могут широко использоваться в коммерческих целях. Таким образом, технология генерации энергии волн, удельная энергия которых намного больше удельной энергии ветра, в настоящее время значительно отстает от технологии производства энергии ветра.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для выработки электрической энергии из морских волн (Патент Франции №2535403, опубл. 04.05.1984 г.). Известное устройство оснащено балансиром, поворачивающимся в плавающем теле, таком как буй, и механическими средствами для преобразования колебательных движений во вращение ротора генератора; указанные механические средства содержат бесконечный передаточный элемент изменяемой формы, выполненный за одно целое с балансиром, зацепляемый с шестерней, соединенной с ротором генератора. Изобретение используется главным образом для подачи электроэнергии на суда и сигнальные и аварийные буи.
Краткое содержание изобретения
Технической задачей изобретения является создание простого и эффективного устройства и способа генерации энергии волн.
Техническая задача решается за счет устройства для генерации энергии волн, содержащего плавучий корпус (1), передаточный механизм и генератор (3), при этом устройство содержит трос (11), соединяющий плавучий корпус (1) с анкерной опорой (12), вращающийся вал (9), установленный посередине плавучего корпуса (1), подвижный шток (8), соединенный с вращающимся валом (9) и вращающийся вокруг него, ударный поршень (10), закрепленный на нижнем конце подвижного штока (8) и ускорительную передачу передаточного механизма для преобразования двунаправленного вращения в однонаправленное вращение (2).
Также задача решается за счет способа генерации энергии волны с использованием устройства описанного выше. Способ генерации энергии волны с помощью устройства по включает качание плавучего корпуса (1), соединенного с анкерной опорой с помощью троса (11) влево или вправо под действием силы волны, при этом элементы передаточного механизма поворачиваются влево или вправо посредством ускорительной передачи (2) для преобразования двунаправленного вращения в однонаправленное вращение, закрепленной на каркасе плавучего корпуса (1), так что вал генератора (3) с внешним ротором вращается в одном направлении для генерирования мощности генератором (3) и номинальную скорость генератора определяют числом ступеней каждой передачи.
При отсутствии волн на морской поверхности, плавучий корпус не раскачивается, под действием силы тяжести ударный поршень позволяет удерживать подвижный шток в вертикальном положении. При наличии волн на морской поверхности, если зубчатое колесо не соединено жестко с верхним концом подвижного штока и зацеплено с ведущими и ведомыми колесами, зубчатое колесо, ведущие и ведомые колеса, закрепленные на каркасе плавучего корпуса, качаются вверх, вниз, влево или вправо по сторонам плавучего корпуса, а подвижный шток находится в вертикальном положении под действием тяжести ударного поршня. Однако если зубчатое колесо жестко соединено с верхним концом подвижного штока, зубчатое колесо удерживается подвижным штоком, при обратном крутящем моменте под действием силы тяжести ударного поршня, зубчатое колесо не может качаться вдоль плавучего корпуса, ведущие и ведомые колеса поворачиваются влево или вправо относительно зубчатого колеса.
Ведущие зубчатые колеса поворачиваются влево или вправо с помощью ускорительной зубчатой передачи, закрепленной на каркасе плавучего корпуса, передаточный механизм преобразует двунаправленное вращение в однонаправленное вращение, так что вал генератора всегда вращается в одном направлении для генерации мощности, а номинальный крутящий момент, создаваемый на валу генератора, воздействует на зубчатый венец с помощью зубчатых колес, так что под действием силы тяжести ударный поршень на нижнем конце подвижного штока отклоняется на расстояние L с обратным направлением крутящего момента, чтобы уравновесить крутящий момент генератора и дать возможность генератору непрерывно вращаться в одном направлении при номинальной скорости вращения для выработки мощности. Гравитационный момент, создаваемый сдвигом центра тяжести ударного поршня, фактически уравновешивает крутящий момент, создаваемый силой волны, сдвиг на расстояние L образуется при повороте плавучего корпуса налево и направо, а значение расстояния L зависит от номинального крутящего момента генератора и размера ударного поршня, уменьшение расстояния L полезно для увеличения дистанции поворота ведущих зубчатых колес при одном повороте плавучего корпуса.
Крутящий момент, создаваемый силой волны, является динамическим крутящим моментом и способствует управлению генератором для генерирования мощности; величина крутящего момента, создаваемого волной, зависит от размера корпуса плавучего корпуса и высоты волны; крутящий момент, создаваемый волной, воздействует на вал генератора, чтобы преодолеть номинальный крутящий момент генератора, тем не менее, гравитационный момент ударного поршня и крутящий момент, создаваемый волной, должны возникать одновременно для поворота вала генератора. Крутящий момент, создаваемый волной, и гравитационный момент ударного поршня приводят генератор в многократное вращение влево или вправо, однако генератор не может нормально вырабатывать энергию без наличия ускорительной передачи передаточного механизма, который преобразовывает двунаправленное вращение в однонаправленное вращение.
Множество ведомых колес устанавливаются на зубчатом колесе внутри плавучего корпуса, с каждым валом ведомых колес соединяются одна ускорительная зубчатая коробка передач и генератор, в зависимости от требуемой величины генерируемой мощности, размера ударного поршня, веса плавучего корпуса и величины энергии, которую может вырабатывать плавучий корпус, определяется требуемое количество ведомых колес.
Существенные достоинства изобретения заключаются в следующем: во-первых, простой и удобный способ выработки энергии волн, большое количество вырабатываемой энергии волны и высокая эффективность преобразования энергии; во-вторых, простая конструкция и низкие затраты на производство; в-третьих, все устройства, связанные с выработкой электроэнергии, располагаются в герметичном плавучем корпусе и не контактируют с морской водой, что предотвращает возникновение коррозии и повреждений, смазывание движущихся элементов позволяет упростить техническое обслуживание, увеличить срок ремонта и службы, а также повысить износостойкость и прочность; в-четвертых, устройство для выработки электроэнергии плавает на поверхности моря, прочность троса больше, чем выталкивающая сила плавучего корпуса, трос может выдержать высокие волны, поэтому достигается устойчивость устройства к шторму и повышение безопасности; в-пятых, можно создать волновую станцию генерации энергии путем организации сети и получить больше электроэнергии.
На основе вышеупомянутых значительных достоинств, способ и устройство согласно настоящему изобретению имеют значительные экономические преимущества и мировую коммерческую ценность.
По сравнению с известными способом и устройством генерации энергии волн, способ генерации энергии волн в соответствии с настоящим изобретением проще и позволяет получить большое количество энергии, кроме того, изобретение характеризуется высокой эффективностью преобразования энергии, длительным сроком службы, высокой устойчивостью к штормам и безопасностью, простой структурой, легким способом производства, низкими производственными затратами, поэтому изобретение обладает значительными экономическими преимуществами и мировой коммерческой ценностью.
Краткое описание чертежей
Изобретение подробно поясняется чертежами и примерами.
Фиг. 1 и Фиг. 2 Диаграмма колебаний устройства волнами для генерирования мощности.
Фиг. 3 Вид устройства спереди в разрезе А-А.
Фиг. 4 Вид устройства сбоку в разрезе В-В.
Фиг. 5 Вид устройства сверху в разрезе С-С.
Фиг. 6 и Фиг. 7 Схема устройства при жестком соединении подвижного штока с зубчатым колесом.
Фиг. 8 Схема ускорительной передачи для преобразования двунаправленного вращения в однонаправленное вращение.
Фиг. 9 Схема приводного механизма зубчатой передачи, приводной механизм зубчатой передачи может быть заменен большой и малой шестерней.
Фиг. 1 Диаграмма поворота плавучего корпуса против часовой стрелки под действием волны; и Фиг. 2 Диаграмма поворота плавучего корпуса по часовой стрелке под действием волны.
Фиг. 3, Фиг. 4 и Фиг. 5 Детальные структурные схемы устройства генерации энергии волны ударного типа, содержащего плавучий корпус (1), ускорительную передачу для преобразования двунаправленного вращения в однонаправленное вращение (2), генератор (3), ведущие зубчатые колеса (4), ведомые зубчатые колеса (5), зубчатый венец (6), крепежное седло (7), передвижной шток (8), вращающийся вал (9), ударный поршень (10), трос (11) и анкерную опору (12).
Фиг. 6 и 7 Зубчатый венец (6) жестко соединен с подвижным штоком (8), удерживающим зубчатый венец (6), крепежное седло (7), цепную прижимную пластину (13) и болт (14).
Фиг. 8 Схема ускорительной передачи для преобразования двунаправленного вращения в однонаправленное вращение, содержащая ведущие зубчатые колеса (4), храповый механизм, вращающийся против часовой стрелки (15), промежуточную шестерню (16), ускорительную зубчатую передачу (17), храповый механизм, вращающийся по часовой стрелке (18), ускорительную зубчатую передачу (19), ускорительную зубчатую передачу (20), вал генератора (21), маховик для аккумулирования энергии (22), вал ведущего зубчатого колеса, вал ускорительной зубчатой передачи (II), промежуточный приводной вал (III) и вал генератора (IV).
Детальное описание изобретения
Предпочтительные варианты осуществления изобретения показаны на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5, основной расчет устройства заключается в том, что скорость поворота плавучего корпуса вычисляется на основе значений средней скорости волны, площади основания плавучего корпуса, размера ударного поршня и размера конструкции, в зависимости от параметров волны и требуемой генерируемой мощности. Все параметры и размеры, связанные с конструкцией, могут быть определены и спроектированы на основе современных знаний о математике, физике и конструкции.
На фиг. 1 и фиг. 2 показано, что плавающий на поверхности моря корпус (1), соединенный с анкерной опорой (12) с помощью троса (11), под действием колебаний волны, качается вверх, вниз, влево или вправо в пределах угла α (угол между двумя морскими волнами), и вся энергия волны на дне плавучего корпуса (1) преобразуется в кинетическую энергию колебаний плавучего корпуса (1), величина кинетической энергии колебаний плавучего корпуса зависит от площади основания плавучего корпуса и высоты волны, указанный способ является самым простым, самым удобным и наиболее эффективным методом выработки энергии волн.
На фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5 вращающийся вал (9) расположен в середине плавучего корпуса (1), подвижный шток (8) соединен с вращающимся валом (9), подвижный шток (8) может вращаться вокруг вращающегося вала (9), ударный поршень (10) прикреплен к нижнему концу подвижного штока (8), зубчатый венец (6), сцепленный с множеством ведущих зубчатых колес (4) и ведомых зубчатых колес (5), жестко соединен с верхним концом подвижного штока с помощью крепежного седла (7); под действием силы волны, когда плавучий корпус (1) качается влево или вправо, зубчатый венец (6) сдерживается ударным поршнем (10) на нижнем конце подвижного штока (8) и не может поворачиваться вместе с плавучим корпусом (1), ведущие зубчатые колеса (4) и ведомые зубчатые колеса (5) поворачиваются влево или вправо вдоль зубчатого венца (6); ведущие зубчатые колеса (4) поворачиваются влево или вправо с помощью ускорительной передачи, закрепленной на каркасе плавучего корпуса (1) для преобразования двунаправленного вращения в однонаправленное вращение (2), так что вал генератора (3) всегда вращается в одном направлении для генерирования энергии; с целью повышения эффективности выработки электроэнергии используется генератор (3) с внешним ротором; когда маховик для аккумулирования энергии (22), жестко связанный с внешним ротором, позволяет плавучему корпусу (1) поворачиваться влево или вправо, энергия привода, приводящая в движение вал генератора (3), остается постоянной, так что форма кривой напряжения генератора (3) остается постоянной.
Как показано на фиг. 8, функция преобразования двунаправленного вращения в однонаправленное вращение ведущих зубчатых колес (4) реализуется посредством использования структуры согласно варианту осуществления, представленного на фиг. 1 и фиг. 2 китайского патента ZL01202356.6A автора ПИАО Чэнхао под названием «Передаточный механизм для преобразования поворота приводного вала в однонаправленное вращение приводного вала». В настоящем изобретении принят вариант осуществления, показанный на фиг. 2 китайского патента, вал (I) ведущих зубчатых колес (4) на фиг. 8 соответствует приводному валу (I) на фиг. 2 вышеупомянутого патента, вал ускорительной передачи (II) соответствует ведомому валу (II), храповые механизмы (15, 18) с собачкой закрепляются на валу (I); внешнее кольцо храпового механизма (15) вращается против часовой стрелки, а внешнее кольцо храпового механизма (18) вращается по часовой стрелке; ускорительная зубчатая передача (17), закрепляемая на валу ускорительной передачи (II), зацепляется с храповым механизмом (15) на валу (I) с помощью промежуточной шестерни (16) промежуточного приводного вала (III), ускорительная зубчатая передача (19), закрепляемая на валу ускорительной передачи (II), зацепляется с храповым механизмом (18) на валу (I); когда вал (I) ведущих зубчатых колес (4) вращается против часовой стрелки, внешнее кольцо храпового механизма (15) вращается и не может передавать крутящий момент на промежуточную шестерню (16) и ускорительную зубчатую передачу (17), а внешнее кольцо храпового механизма (18) поворачивается против часовой стрелки и не может передавать крутящий момент на ускорительную зубчатую передачу (19), так что вал ускорительной передачи (II) вращается по часовой стрелке; когда вал (I) ведущих зубчатых колес (4) вращается по часовой стрелке, внешнее кольцо храпового механизма (18) вращается и не может передавать крутящий момент на ускорительную зубчатую передачу (19), а внешнее кольцо храпового механизма (15) передает крутящий момент на промежуточную шестерню (16) и ускорительную зубчатую передачу (17), так что вал ускорительной передачи (II) вращается по часовой стрелке; поэтому независимо от того, что вал (I) ведущих зубчатых колес поворачивается против часовой стрелки или по часовой стрелке, вал ускорительной передачи (II) всегда поворачивается по часовой стрелке, так что третья ускорительная зубчатая передача (20) вала ускорительной передачи (II) позволяет валу генератора (21) ускорительной передачи (II) вращаться в одном направлении для преобразования двунаправленного вращения в однонаправленное вращение для выработки нормальной мощности генератором (3); номинальная скорость генератора (3) определяется числом передач каждой передачи.
На фиг. 6 и фиг. 7 показано, что зубчатый венец (6) жестко соединен с верхним концом подвижного штока (8) с помощью крепежного седла (7), прижимной пластины (13) и болта (14).
Предел прочности на разрыв троса (11), показанного на рис. 3, рис. 4 и рис. 5, больше, чем интегральная подъемная сила плавучего корпуса или разъединительной конструкции при проектировании перегрузки, безопасность устройства при любых высоких волнах может быть гарантирована.
Устройство согласно настоящему изобретению может иметь структуру, показанную на фиг. 9, множество ведущих зубчатых колес (4), множество ведомых зубчатых колес (5) и зубчатый венец (6) в конструкции одного варианта осуществления изобретения, показанного на фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5 заменяются одним зубчатым колесом большого диаметра (23) и множеством малых ведущих колес (24), так что цепная передача становится зубчатой передачей, которая облегчает сборку и регулировку, а также повышает коэффициент полезного действия трансмиссии. Что касается современных технологий, то возможно изготовление зубчатого колеса с диаметром в несколько метров, однако для этого требуются большие производственные затраты.
В конструкции устройства, показанного на фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5, генерируемая мощность вырабатывается множеством одинаковых устройств, содержащих ударный поршень с небольшим увеличенным объемом.
Промышленное применение:
Исходя из конструкции устройства, способ изобретения является инновационной технологией, и позволяет получить большое количество энергии, кроме того, изобретение характеризуется высокой эффективностью преобразования энергии, безопасностью, длительным сроком службы, низкими производственными затратами, поэтому изобретение обладает значительными преимуществами промышленного применения для коммерческих целей.

Claims (5)

1. Устройство для генерации энергии волн, содержащее плавучий корпус (1), передаточный механизм, вращающийся вал (9) и генератор (3), отличающееся тем, что содержит трос (11), соединяющий плавучий корпус (1) с анкерной опорой (12), вращающийся вал (9), установленный посередине плавучего корпуса (1), подвижный шток (8), соединенный с вращающимся валом (9) и вращающийся вокруг него, ударный поршень (10), закрепленный на нижнем конце подвижного штока (8), и ускорительную передачу передаточного механизма для преобразования двунаправленного вращения в однонаправленное вращение (2).
2. Устройство для генерации энергии волн по п. 1, отличающееся тем, что передаточный механизм содержит ведомые зубчатые колеса (5) и зубчатый венец (6), соединенный с концом подвижного штока (8) с помощью крепежного седла (7), и ускорительная передача (2) для преобразования двунаправленного вращения в однонаправленное вращение жестко соединяется с каркасом плавучего корпуса (1) и содержит ведущие зубчатые колеса (4), храповой механизм (15), вращающийся против часовой стрелки, храповой механизм (18), вращающийся по часовой стрелке, промежуточную шестерню (16), ускорительную зубчатую передачу (17), ускорительную зубчатую передачу (19), ускорительную зубчатую передачу (20) и вал генератора (21).
3. Устройство для генерации энергии волн по п. 1, отличающееся тем, что передаточный механизм содержит одно большое зубчатое колесо (23) и множество малых ведущих колес (24).
4. Устройство для генерации энергии волн по п. 1, отличающееся тем, что снабжено дополнительными устройствами для генерации энергии.
5. Способ генерации энергии волны с помощью устройства по п. 1, включающий качание плавучего корпуса (1), соединенного с анкерной опорой с помощью троса (11) влево или вправо под действием силы волны, при этом элементы передаточного механизма поворачиваются влево или вправо посредством ускорительной передачи (2) для преобразования двунаправленного вращения в однонаправленное вращение, закрепленной на каркасе плавучего корпуса (1), так что вал генератора (3) с внешним ротором вращается в одном направлении для генерирования мощности генератором (3) и номинальную скорость генератора определяют числом ступеней каждой передачи.
RU2017116074A 2014-10-28 2014-10-28 Способ и устройство для генерации энергии волн, содержащее ударный поршень RU2703585C2 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2014/000954 WO2016065496A1 (zh) 2014-10-28 2014-10-28 重锤式波力发电方法及装置

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017116074A3 RU2017116074A3 (ru) 2018-11-30
RU2017116074A RU2017116074A (ru) 2018-11-30
RU2703585C2 true RU2703585C2 (ru) 2019-10-21

Family

ID=55856326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017116074A RU2703585C2 (ru) 2014-10-28 2014-10-28 Способ и устройство для генерации энергии волн, содержащее ударный поршень

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10190567B2 (ru)
EP (1) EP3214301B1 (ru)
JP (1) JP2017536496A (ru)
KR (1) KR20170023996A (ru)
AU (1) AU2014409915B2 (ru)
CA (1) CA2972924C (ru)
RU (1) RU2703585C2 (ru)
WO (1) WO2016065496A1 (ru)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2703585C2 (ru) 2014-10-28 2019-10-21 Чанчунь Юниверсити оф Сайенс энд Технолоджи Способ и устройство для генерации энергии волн, содержащее ударный поршень
CN108412675A (zh) * 2018-03-20 2018-08-17 武汉理工大学 一种基于波浪能的摇荡式发电装置
CN109058031B (zh) * 2018-07-13 2020-04-24 山东科技大学 基于介电弹性体的振荡浮子式波浪能发电装置
CN109236543B (zh) * 2018-08-15 2020-05-22 河海大学 一种带重力底座的摇摆式潮流能发电机
CN109436207A (zh) * 2018-12-14 2019-03-08 交通运输部南海航海保障中心西沙航标处 波光一体模块化灯器
CN110360047A (zh) * 2019-08-14 2019-10-22 丁超 海洋浪涌发电装置
CN111942537A (zh) * 2020-07-02 2020-11-17 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) 一种用于船舶的横摇运动抑制装置
CN112392641B (zh) * 2020-12-02 2022-12-13 广州船舶及海洋工程设计研究院（中国船舶工业集团公司第六0五研究院） 一种水上发电装置
CN113236477B (zh) * 2021-05-18 2022-06-03 宁波大学科学技术学院 一种非接触式波浪能发电装置
CN114046222A (zh) * 2021-11-01 2022-02-15 孟琦 一种基于潮汐能的海浪摆动式发电机

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5627075A (en) * 1979-08-10 1981-03-16 Nippon Kokan Kk <Nkk> Wave-operated generation set
FR2535403A2 (fr) * 1982-03-16 1984-05-04 Najman Max Dispositif de production d'energie electrique a partir de la houle
JPH1018956A (ja) * 1996-06-29 1998-01-20 Toshihiko Yamashita 水上用発電方法及びその装置
CN2466421Y (zh) * 2001-02-23 2001-12-19 朴承镐 主动轴摆动变为被动轴单向旋转的传动机构
RU49135U1 (ru) * 2005-05-03 2005-11-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет Волновая электростанция
CN201730729U (zh) * 2010-05-24 2011-02-02 苏蓬 重锤式波浪发电设备
CN102787965A (zh) * 2011-05-18 2012-11-21 刘卫其 一种利用惯性和调向齿轮箱开发波浪能的发电技术
CN103807086A (zh) * 2014-02-18 2014-05-21 集美大学 球摆直驱式波浪能发电装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4352023A (en) * 1981-01-07 1982-09-28 Sachs Herbert K Mechanism for generating power from wave motion on a body of water
KR100524525B1 (ko) * 2003-04-19 2005-11-01 임명식 파력발전장치
NO20042394D0 (no) * 2004-06-10 2004-06-10 Naval Dynamics As Mobilt flytende forankret bolgekraftverk med fritt bevegende flyteelement optimalisert for motfaseoperasjon
FR2876751B1 (fr) * 2004-10-15 2007-01-19 Centre Nat Rech Scient Cnrse Appareil pour convertir l'energie des vagues en energie electrique
US8853872B2 (en) * 2007-02-26 2014-10-07 Google Inc. Water-based data center
EP2077392A1 (en) * 2008-01-03 2009-07-08 Padraig Molloy A power generation system
US20110089696A1 (en) * 2008-02-26 2011-04-21 Trex Enterprises Corp. Power generating buoy
DE102008011141B4 (de) * 2008-02-26 2010-02-18 Hydac System Gmbh Energiewandlereinrichtung
US7687931B2 (en) * 2008-03-13 2010-03-30 Gasendo Leonardo M Wave energy megawatts harvester
US20100025999A1 (en) * 2008-08-04 2010-02-04 Chong Hun Kim Ocean wave electricity generation
US8669668B2 (en) * 2011-03-17 2014-03-11 Yossef Levy Ocean swell energy conversion apparatus
US9790913B2 (en) * 2011-03-28 2017-10-17 Ocean Power Technologies, Inc. Pitch and heave driven wave energy converter system including cable supported reaction masses
CN103104408B (zh) * 2011-10-12 2018-05-15 曲言明 振荡活塞式波浪发电方法及系统
RU2703585C2 (ru) 2014-10-28 2019-10-21 Чанчунь Юниверсити оф Сайенс энд Технолоджи Способ и устройство для генерации энергии волн, содержащее ударный поршень
US9732725B2 (en) * 2014-11-13 2017-08-15 Jerome A. Bauer Automatic height adjusting paddle wheel

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5627075A (en) * 1979-08-10 1981-03-16 Nippon Kokan Kk <Nkk> Wave-operated generation set
FR2535403A2 (fr) * 1982-03-16 1984-05-04 Najman Max Dispositif de production d'energie electrique a partir de la houle
JPH1018956A (ja) * 1996-06-29 1998-01-20 Toshihiko Yamashita 水上用発電方法及びその装置
CN2466421Y (zh) * 2001-02-23 2001-12-19 朴承镐 主动轴摆动变为被动轴单向旋转的传动机构
RU49135U1 (ru) * 2005-05-03 2005-11-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет Волновая электростанция
CN201730729U (zh) * 2010-05-24 2011-02-02 苏蓬 重锤式波浪发电设备
CN102787965A (zh) * 2011-05-18 2012-11-21 刘卫其 一种利用惯性和调向齿轮箱开发波浪能的发电技术
CN103807086A (zh) * 2014-02-18 2014-05-21 集美大学 球摆直驱式波浪能发电装置

Also Published As

Publication number Publication date
CA2972924C (en) 2019-04-30
US20170234290A1 (en) 2017-08-17
KR20170023996A (ko) 2017-03-06
RU2017116074A3 (ru) 2018-11-30
EP3214301A1 (en) 2017-09-06
AU2014409915A1 (en) 2017-04-27
EP3214301B1 (en) 2019-06-19
CA2972924A1 (en) 2016-05-06
EP3214301A4 (en) 2018-05-23
US10190567B2 (en) 2019-01-29
JP2017536496A (ja) 2017-12-07
WO2016065496A1 (zh) 2016-05-06
RU2017116074A (ru) 2018-11-30
AU2014409915B2 (en) 2018-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2703585C2 (ru) Способ и устройство для генерации энергии волн, содержащее ударный поршень
US9243606B2 (en) Device for converting the power of sea wave motion
JP5858241B2 (ja) 波動から電気エネルギーを生成するための装置
US8084877B1 (en) Methods and devices for converting wave energy into rotational energy
US9885336B2 (en) Wave power generation system
US20030110767A1 (en) Method and installation of power generation by ocean wave
CN103629040A (zh) 多浮摆式波浪能采能装置
WO2015045055A1 (ja) 波力発電システムとこれに用いる伝達体および回転変換部
KR20090080275A (ko) 해수력발전방법과 장치
CN104153330A (zh) 防波堤及波浪发电装置
JP2016094941A (ja) 発電システム
WO2012131705A2 (en) A device for generating electrical energy using ocean waves
CN203742887U (zh) 拉锯式海浪发电系统
CN201943876U (zh) 半潜式风浪发电装置
WO2024093363A1 (zh) 一种波浪能发电装置
Amarkarthik et al. Laboratory experiment on using non-floating body to generate electrical energy from water waves
KR20100128056A (ko) 파력 발전 장치
CN104405566A (zh) 一种利用重力摆的直驱式波浪能装置
CN104405564A (zh) 一种利用浮力摆的直驱式波浪能装置
WO2006079823A1 (en) Wave energy converter
KR101056933B1 (ko) 조류발전장치
KR20100089921A (ko) 파도힘 발전소
CN104454316B (zh) 重锤式波力发电方法及装置
WO2016024520A1 (ja) 発電システム及び発電システム用往復運動機構
KR20100008641U (ko) 조류발전장치